(57)【要約】  照明デバイス（１）が開示される。照明デバイス（１）は、固体照明エレメント（２）と、照明デバイス（１）と外部デバイスとの間の無線通信のための無線周波数通信ユニット（７）と、周縁部（３ａ）を有するライトガイド（３）であって、固体照明エレメント（２）によって放射された光に結合し、照明デバイス（１）の周囲に照明を提供するよう構成される、ライトガイド（３）と、ライトガイド（３）の周縁部（３ａ）の少なくとも一部に沿って延在する金属ストリップ（４）であって、固体照明エレメント（２）及びライトガイド（３）と熱的に接触する金属ストリップ（４）であり、無線周波数通信ユニット（７）のためのアンテナとして機能するように無線周波数通信ユニット（７）に結合される、金属ストリップ（４）とを備える。図１。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明デバイスであって、
固体照明エレメントと、
当該照明デバイスと外部デバイスとの間の無線通信のための無線周波数通信ユニットと、
周縁部を有するライトガイドであって、前記固体照明エレメントによって放射された光に結合し、当該照明デバイスの周囲に照明を提供するよう構成される、ライトガイドと、
前記ライトガイドの前記周縁部の少なくとも一部に沿って延在する金属ストリップであって、前記固体照明エレメント及び前記ライトガイドと熱的に接触する金属ストリップであり、前記無線周波数通信ユニットのためのアンテナとして機能するように前記無線周波数通信ユニットに結合される、金属ストリップと、
を備える、照明デバイス。
【請求項２】
前記無線周波数通信ユニットはトランシーバである、請求項１に記載の照明デバイス。
【請求項３】
前記金属ストリップは、２．４Ｇｈｚ〜２．５Ｇｈｚの範囲内の無線周波数信号用のアンテナとして機能するよう構成される、請求項１又は２に記載の照明デバイス。
【請求項４】
前記金属ストリップの前記ライトガイドに面する側は反射性である、請求項１、２又は３に記載の照明デバイス。
【請求項５】
前記金属ストリップは穿孔されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項６】
前記ライトガイドは、対向配置される２つの平坦な外面を有し、前記周縁部は、前記２つの平坦な外面の対応する周部を結合する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項７】
前記ライトガイドは、該ライトガイドから放出された光を拡散させるよう構成される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項８】
前記固体照明エレメントと前記金属ストリップとを電気的に絶縁するように前記固体照明エレメントと前記金属ストリップとの間に配置される第１の電気絶縁板を備える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項９】
当該照明デバイスを機械的及び電気的に接続するための基部を備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１０】
前記基部と前記金属ストリップとを電気的に絶縁するように前記基部と前記金属ストリップとの間に配置される第２の電気絶縁板を備える、請求項９に記載の照明デバイス。
【請求項１１】
前記無線周波数通信ユニットは、前記基部の内側に配置される、請求項９に記載の照明デバイス。
【請求項１２】
前記固体照明エレメントに給電するためのドライバを備え、前記ドライバは、前記基部の内側に配置される、請求項９、１０又は１１に記載の照明デバイス。
【請求項１３】
当該照明デバイスと外部デバイスとの間の有線通信のためのさらなる通信ユニットを備える、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【請求項１４】
前記固体照明エレメントは、回路基板上に取り付けられた少なくとも１つの発光ダイオードを含み、前記金属ストリップは、前記回路基板と一体化されている、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の照明デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信用のアンテナを備える固体照明（Solid-State Lighting (SSL)）デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線で制御可能な照明デバイスが、当該技術分野において知られている。このような照明デバイスの一例は、発光ダイオード（LED）のためのヒートシンクを自身のアンテナとして使用するトランシーバを有する、米国特許出願公開第2014/0273892 A1号に開示された電球である。無線周波数信号は、電源のオン／オフの切り替え、照度の調整、照明の色の変更、又は何らかの他のやり方での電球の動作の制御に用いられることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
１つのコンポーネントに複数の機能を実行させることは、コンポーネント数が減るため、製造コストを削減し、製造プロセスを簡略化することができるが、このタイプの機能統合に技術的な課題がないわけではない。とりわけ、このことは、アンテナ機能に当てはまり、なぜなら、アンテナの設計及び位置が、自身の技術的性能に大きな影響を及ぼすからである。アンテナを他の照明デバイスコンポーネントと統合する改善された方法を見出す必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のことを鑑みて、本発明の一態様によれば、照明デバイスであって、固体照明（ＳＳＬ）エレメントと、当該照明デバイスと外部デバイスとの間の無線通信のための無線周波数（ＲＦ）通信ユニットと、周縁部を有するライトガイド(light guide)であって、固体照明エレメントによって放射された光に結合し(couple in light)、当該照明デバイスの周囲に照明を提供するよう構成される、ライトガイドと、ライトガイドの周縁部の少なくとも一部に沿って延在する金属ストリップであって、固体照明エレメント及びライトガイドと熱的に接触する金属ストリップであり、無線周波数通信ユニットのためのアンテナとして機能するように無線周波数通信ユニットに結合される、金属ストリップと、を備える、照明デバイスが提供される。
【０００５】
金属ストリップがライトガイドの周囲に位置付けられるということは、金属ストリップが、ＳＳＬエレメントから周囲の空気へ、及びライトガイドへと熱を効果的に伝達することができ、ライトガイドも、ＳＳＬエレメントから熱を伝達するのに役立ち得ることを意味する。このように金属ストリップを位置付けることは、照明デバイスの熱管理を改善するのに役立つ。金属ストリップはまた、効率的な信号受信及び／又は送信のために適切に位置付けられる。なぜなら、照明デバイスの他のコンポーネントが、アンテナが最適に動作するのを妨げるようにアンテナと干渉する又はアンテナをブロックする可能性が低いからである。さらに、金属ストリップの位置は、金属ストリップがライトガイドから放射される光をほとんど遮らないようなものである。斯くして、このように金属ストリップを位置付けることは、全方向性配光(omnidirectional light distribution)を作り出すのに役立つ。
【０００６】
例示的な一実施形態によれば、無線周波数通信ユニットはトランシーバである。トランシーバは、信号の送受信両方が可能であるため、多用途のタイプの通信ユニットである。しかしながら、代替的に、無線周波数通信ユニットは、単に送信機又は受信機であり得る。
【０００７】
例示的な一実施形態によれば、金属ストリップは、２．４Ｇｈｚ〜２．５Ｇｈｚの範囲内、例えば、２．４０Ｇｈｚ〜２．４８Ｇｈｚの範囲内の無線周波数信号用のアンテナとして機能するよう構成される。これらの周波数は、とりわけ、照明デバイスがZigBee、Bluetooth（登録商標）又はWiFi無線プロトコルをサポートするゲートウェイにより制御可能であるべきである無線アプリケーション等、多くの無線アプリケーションに適している。アンテナ長は、アンテナがどの周波数にとりわけセンシティブであるかに影響し、無線周波数通信ユニットが金属ストリップに接続される位置によって決定される。アンテナの長さは、通常、λ／４の整数倍にほぼ等しく、λは、アンテナが受信又は送信するよう構成される信号の波長である。
【０００８】
例示的な一実施形態によれば、金属ストリップのライトガイドに面する側は反射性である。このような反射性金属ストリップは、光をライトガイド内に反射して戻すことにより、ライトガイド内を進む光が、ライトガイドと金属ストリップとの間の界面に当たる場合に生じ得る損失を減らすのに役立つ。
【０００９】
例示的な一実施形態によれば、金属ストリップは穿孔されている。穿孔は、光がそこを通って放射されることを可能にし、斯くして、照明デバイスの光出力をより空間的に均一にする。別の言い方をすると、穿孔は、全方向性配光を作り出すのに役立つ。
【００１０】
例示的な一実施形態によれば、ライトガイドは、対向配置される２つの平坦な外面を有し、周縁部は、２つの平坦な外面の対応する周部(circumference)を結合する。このようなライトガイドは、大きな発光外表面積を有することができ、これは、均一な配光を作り出すのに役立つ。さらに、大きな外面面積がＳＳＬエレメントによって発生される熱の効率的な放散を促進するので、照明デバイスの熱管理が改善される。
【００１１】
例示的な一実施形態によれば、ライトガイドは、ライトガイドから放出された光を拡散させるよう構成される。このようなライトガイドは、空間的に均一な光出力が必要とされる用途に適している。
【００１２】
例示的な一実施形態によれば、当該照明デバイスは、固体照明エレメントと金属ストリップとを電気的に絶縁するように固体照明エレメントと金属ストリップとの間に配置される第１の電気絶縁板を備える。製造の観点から、これは、金属ストリップとＳＳＬエレメントとの間の良好な熱接触を維持しながら、金属ストリップとＳＳＬエレメントとを電気的に絶縁する比較的簡単で安価な方法である。
【００１３】
例示的な一実施形態によれば、当該照明デバイスは、該照明デバイスを機械的及び電気的に接続するための基部(base)を備える。
【００１４】
例示的な一実施形態によれば、当該照明デバイスは、基部と金属ストリップとを電気的に絶縁するように基部と金属ストリップとの間に配置される第２の電気絶縁板を備える。製造の観点から、これは、金属ストリップと基部とを電気的に絶縁する簡単で安価な方法である。
【００１５】
例示的な一実施形態によれば、無線周波数通信ユニットは、基部の内側に配置される。基部の内側に高周波数通信ユニットを配置することにより、照明デバイスをコンパクトにすることができる。
【００１６】
例示的な一実施形態によれば、当該照明デバイスは、固体照明エレメントに給電するためのドライバを備え、ドライバは、基部の内側に配置される。基部の内側にドライバを配置することにより、照明デバイスをコンパクトにすることができる。
【００１７】
例示的な一実施形態によれば、当該照明デバイスは、該照明デバイスと外部デバイスとの間の有線通信のための、すなわち有線接続を介する、さらなる通信ユニットを備える。これは、不十分な信号受信等の無線通信の問題がある場合に有線接続が使用され得るため、照明デバイスをより汎用性のあるものにする。さらに、この外部デバイスは、上述した外部デバイスと同じものでもよいし、異なる外部デバイスでもよい。
【００１８】
例示的な一実施形態によれば、固体照明エレメントは、回路基板上に取り付けられた少なくとも１つの発光ダイオードを含み、金属ストリップは、回路基板と一体化されている。
【００１９】
本発明は、特許請求の範囲に記載の特徴の全ての可能な組み合わせに関することに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明のこの態様及び他の態様は、添付の図面を参照してより詳細に述べられる。
【図１】本発明の第１の実施形態による照明デバイスの分解図である。
【図２】図１の照明デバイスの斜視図である。
【図３】照明デバイスの拡大部分を示す挿画が入れられた、図１の照明デバイスの断面側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による照明デバイスの概略ブロック図を示す。
【図５】本発明の第３の実施形態による照明デバイスの概略ブロック図を示す。
【００２１】
図面に示されるように、層及び領域のサイズは例示目的のために誇張されており、したがって、本発明の実施形態の一般的な構造を示すために提供されている。全体を通して、類似の参照番号は類似の要素を指す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、本発明の目下好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照して以下にさらに十分に述べられる。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、徹底さ及び完全を期すために提供され、本発明の範囲を当業者に十分に伝える。
【００２３】
図１〜図３は、電球の形態の照明デバイス１の一例を示す。照明デバイス１の光源は、固体照明エレメント２である。この例では、固体照明エレメント２は、回路基板２ｂ上に取り付けられたいくつかのＬＥＤ２ａを備える。回路基板２ｂはプリント回路基板であるが、有線回路基板等の他のタイプの回路基板も考えられる。ＬＥＤ２ａは、例えば、半導体ＬＥＤ、有機ＬＥＤ又はポリマＬＥＤであり得る。全てのＬＥＤ２ａは、同じ色の光、例えば、白色光を放射するよう構成されてもよく、又は異なるＬＥＤが、異なる色の光を放射するよう構成されてもよい。他の例では、ＳＳＬエレメント２は１つのＬＥＤ２ａのみを有してもよいことに留意されたい。
【００２４】
ライトガイド３が、ＳＳＬエレメント２によって放射された光に結合するよう配置される。ライトガイド３の形状は概ね平坦である。ライトガイド３は、互いに対向配置され発光面として作用する２つの平坦な外面３Ｂ、３Ｃを結合する外周縁部３Ａを有する。外面３ｂ、３ｃは、例えば凹凸のテクスチャパターンを設けることによって、ライトガイド３を出る光を散乱又は拡散させるよう構成されてもよい。ＳＳＬエレメント２は、周縁部３ａのくぼみ(depression)３ｄ内に配置される。さらに、ライトガイド３は、熱伝導性であり、ＳＳＬエレメント２のためのヒートシンクとして機能するよう構成される。ライトガイド3に適した材料の例としては、ガラス、及びポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリカーボネート（PC）等の透明又は半透明プラスチック材料が含まれる。ライトガイド３の厚さは、例えば、６ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内であり得る。
【００２５】
照明デバイス１はさらに、ライトガイド３の外面、より正確には周縁部３ａの一部に配置される金属ストリップ４を備える。金属ストリップ４は、例えば、アルミニウム製であり得る。金属ストリップの長さは、例えば、約２０ｃｍであり得る。金属ストリップ４の幅は、典型的には、１ｍｍ〜４ｍｍの範囲内である。金属ストリップ４のライトガイド３に面する側には反射コーティングが施されているが、他の例ではそうであってもなくてもよい。反射コーティングは、例えば、白色塗料であり得る。適切な反射コーティングの例は、Nanoflex（登録商標）である。さらに、他の例では、金属ストリップ４に（複数の）孔があけられてもよい。
【００２６】
金属ストリップ４は、閉ループを形成することなくライトガイド３の輪郭をたどる。したがって、金属ストリップ４は開いている(open)と称されてもよい。金属ストリップ４の２つの端部４ａは、開口部５、すなわちギャップが、くぼみ３ｄ及びＳＳＬエレメント２とレベルが合う(formed in level)ようにくぼみ３ｄの両側に配置される。金属ストリップ４は、ＳＳＬエレメント２のためのヒートシンクとして作用するようにＳＳＬエレメント２と熱的に接触する。したがって、金属ストリップ４は、ＳＳＬエレメント２から周囲空気へ、また金属ストリップ４と熱的に接触するライトガイド３へも熱を伝達することができる。さらに、金属ストリップ４及びＳＳＬエレメント２は、第１の電気絶縁板６を挟んで互いに電気的に絶縁される。第１の電気絶縁板６は、周縁部３のくぼみ３ｄ上で、金属ストリップ４の一端から他端に延在する。金属ストリップ４及び回路基板２ｂの端部は、第１の電気絶縁板６の対応する側部に取り付けられる。第１の電気絶縁板６は、非常に高い熱伝導率及び非常に低い電気伝導率を有するセラミック板であってもよい。第１の絶縁板６の厚さは、例えば、約２ｍｍであってもよい。
【００２７】
無線周波数トランシーバの形態の無線周波数（ＲＦ）通信ユニット７が、金属ストリップ４に容量結合される。ＲＦ通信ユニット７は、コンデンサ（ＤＣブロッキングコンデンサ）を介して金属ストリップ４に接続されてもよい。ＲＦ通信ユニット７は、金属ストリップ４を介して無線周波数信号により外部デバイスと通信するよう構成される。斯くして、金属ストリップ４は、アンテナとして作用するよう構成される。ＲＦ通信ユニット７は、アンテナの必要な長さに応じて様々な位置で金属ストリップ４に接続されてもよい。外部デバイス（図示せず）は、例えば、携帯電話又はリモコンであってもよい。さらに、ＲＦ通信ユニット７は、ＳＳＬエレメント２に給電するよう構成されるドライバ８と電気的に接続される。ドライバ８及びＳＳＬエレメント２は、ＲＦ通信ユニット７によって制御可能である。ＳＳＬエレメント２に給電するためにドライバ８によって生成される総電流は、ＲＦ通信ユニット７によって制御される。
【００２８】
ドライバ８及びＲＦ通信ユニット7はともに、照明デバイス１を機械的且つ電気的に接続するための基部９の内側に配置される。基部９は、ライトガイド３の近位にある第１の部分９ａを有する。第１の部分９ａは、ＳＳＬエレメント２によって放射された光がライトガイド３に入る前に横方向に逃げるのを防止する２つの突出した側壁を有する。基部９は、ライトガイド３の遠位にある第２の部分９ｂを有する。第２の部分９ｂは、ランプソケットにねじ込むためにねじが切られている。他の例では、基部９は、ねじ切り第２部分９ｂに加えて又はその代わりとして、バヨネットマウント又はＵＳＢ接続等の他のタイプの電気的及び／又は機械的インタフェースを備えてもよい。第２の電気絶縁板１０が、基部９と金属ストリップ４との間に配置される。金属ストリップ４の２つの端部は、第１の電気絶縁板６及び第２の電気絶縁板１０の間に挟まれる。第２の絶縁板１０は、第１の絶縁板６と同様にセラミック板であってもよい。第２の電気絶縁板１０の厚さは、例えば、約２ｍｍであってもよい。
【００２９】
照明デバイス１は、基部９を主電源グリッド等の電源に接続することによって動作され、それによって、ドライバ８は、ＳＳＬエレメント２に電力を供給する。ＳＳＬエレメント２は光を発し、該光は、ライトガイド３に結合される。結合された光(in-coupled light)は、2つの外面３ｂ、３ｃのうちの一方を介して脱結合され(coupled out)、照明デバイス１の周囲を照らすまで全反射によりライトガイド３中を移動する。金属ストリップ４は、ＳＳＬエレメント２で発生した熱を周囲空気に伝達する。金属ストリップ４によって吸収された熱の一部は、ライトガイド３に伝達され、次いで、主に２つの外面３ｂ、３ｃを通して周囲空気に伝達される。ＳＳＬエレメント２で発生した熱の一部は、ライトガイド３によって直接吸収され、次いで、周囲空気に放散される。熱がライトガイド３及び金属ストリップ４から放散されるメカニズムは、対流及び熱放射である。上述した外部デバイス（例えば、携帯電話又はリモコンなど）は、ＲＦユニット７に無線周波数信号を送信することによって照明デバイス１を制御するために用いられてもよい。信号は、先ず、アンテナとして作用する金属ストリップ４により受信され、その後、受信された信号にしたがってドライバ８及びＳＳＬエレメント２を制御するＲＦ通信ユニット７により処理される。用途に応じて、例えば、照明デバイス１をオン／オフする、照明デバイス１を調光する、及び／又は照明デバイス１の色設定を変更することが可能であってもよい。
【００３０】
図４は、金属ストリップ／アンテナ４を介して無線で通信するよう構成されることに加えて、有線接続を介して通信するよう構成されていることを除き、図１〜図３を参照して述べたものと同様の照明デバイス１００を示す。照明デバイス１００により用いられる有線通信技術は、本例では、電力線通信（ＰＬＣ）であり、この技術により、照明デバイス１００は、無線電磁信号によって制御可能であるのと同様のやり方で有線により制御可能である。ＰＬＣ技術自体は知られており、したがって、詳細には述べない。要約すると、照明デバイス１００は、基部９の内側に配置され、ドライバ８及びＲＦ通信ユニット７に接続される、さらなる通信ユニット１１を備える。さらなる通信ユニット１１はまた、使用中に照明デバイス１００に給電する電力線１２を介して信号を受信及び／又は送信することができるように接続される。
【００３１】
図５は、金属ストリップ４及び回路基板２ｂが一体化されていることを除き、図１〜図３を参照して述べたものと同様の照明デバイス２００を示す。金属ストリップ４は、例えば、ライトガイド３の周縁部３ａ上に配置されたＭＣＰＣＢの一部を形成してもよい。ＭＣＰＣＢは、オーム／熱抵抗を低減するために多くの銅層を有するはずである。代替的に、ＬＥＤ２ａは、酸化アルミニウム等のセラミック材料により覆われる金属ストリップ４に取り付けられることができる。
【００３２】
ＬＥＤ２ａは、回路基板２ｂに取り付けられた第１のコイル１３を介して金属ストリップ４に接続される。第２のコイル１４は、金属ストリップ４をＤＣ接地１５に接続する。第２コイル１４は、回路基板２ｂに取り付けられてもいなくてもよい。ドライバ８もＤＣ接地１５に接続される。第１のコイル１３及び第２のコイル１４のインピーダンスは、関心のあるＲＦ信号周波数に対して開回路を提供するのに十分に高く、斯かるインピーダンスは、典型的には、数十マイクロヘンリーのオーダーである。第１のコイル１３のインピーダンスは、第２のコイル１４のインピーダンスと同じであっても異なってもよい。ＲＦ通信ユニット７は、コンデンサ１６、より正確にはＤＣブロッキングコンデンサを介して金属ストリップ４に、及びＲＦ接地１７に接続される。コンデンサ１６は、回路基板２ｂに取り付けられてもよく、ＲＦ通信ユニット７と一体化されてもよい。コンデンサ１６の容量は、典型的には、数十ピコファラッドのオーダーである。
【００３３】
照明デバイス２００においては、図１〜図３を参照して述べた照明デバイス１の第１の電気絶縁板６は通常省かれ、第１のコイル１３が、当該プレートと同様の機能を有する。さらに、照明デバイス２００の金属ストリップ４は、アンテナとして機能することに加えて、ドライバ電流のリターンパスとして機能することに留意されたい。ＲＦ信号は、ＬＥＤ２ｂに給電するＤＣ信号に重畳される。当業者は、決して本発明が上記の実施形態に限定されるものではないことを認識する。それどころか、添付の特許請求の範囲内で、多くの修正及び変形が可能である。
【００３４】
さらに、開示された実施形態に対する変形が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求の範囲に記載された発明を実施する際に当業者によって理解され実施され得る。特許請求の範囲において、単語「有する」は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2019523971.tif 000009
2019523971.tif 000010